Un grupo de investigadores plantea una explicación para la existencia de la Gran Mancha Fría. Esa región, en la radiación de fondo de microondas, que tiene una temperatura ligeramente inferior a su entorno. Es algo que no debería suceder y que ha dado pie a muchas hipótesis…
El papel de los vacíos como explicación para la Gran Mancha Fría
Tras el Big Bang, el universo era muy brillante, opaco y tan cálido que los átomos no se podían formar. Con el paso del tiempo, su temperatura ha descendido hasta los -270 ºC. La mayor parte de la energía del Big Bang se mostró en forma de luz. Ese brillo, emitido cuando el cosmos tenía unos 370 000 años, es lo que conocemos como la radiación de fondo de microondas. Es visible en la longitud de microondas, a través de telescopios (y por tanto invisible al ojo humano). En esa radiación hay pequeñas fluctuaciones en su temperatura.
Es una herramienta para explorar los inicios del universo. Lo desconcertante es que hay una región, denominada Gran Mancha Fría, que tiene una temperatura ligeramente más baja que la de su entorno. No debería ser así. Ahora, un grupo de investigadores plantea una explicación para la existencia de esa región. Aunque su origen no está claro, su presencia podría deberse al mayor vacío de galaxias observado hasta la fecha. Los investigadores utilizaron los datos recogidos por el Dark Energy Survey para confirmar la presencia de un enorme supervacío.
A pesar de su nombre, en un supervacío (una gran región del universo aparentemente vacía) sí podemos encontrar alguna que otra galaxia dispersa. En diciembre de 2021, se publicó un estudio anunciando el descubrimiento del supervacío de Eridanus, uno de los más grandes conocidos. Ese vacío, cuya existencia ya se había planteado en el pasado, podría ser una causa para la presencia de la Gran Mancha Fría. Hay que recordar que, en su escala más grande, el universo contiene cúmulos y supercúmulos de galaxias…
El universo a gran escala
Esas galaxias se ven atraídas por la gravedad, y separadas por la energía oscura. una fuerza repulsiva que todavía no está muy bien entendida. Entre esos cúmulos de galaxias es donde nos encontramos con los vacíos. Al tener muchas menos galaxias, son regiones con menos materia ordinaria y menos materia oscura que lo que podemos encontrar en el interior de un cúmulo de galaxias. Entre las estructuras más grandes conocidas, el supervacío de Eridanus tiene forma de vara, con una longitud de 1800 millones de años-luz.
Se estima que contiene un 30% menos de materia que la región a su alrededor. Su centro está a unos 2000 millones de años-luz de la Tierra. Es decir, en nuestro vecindario galáctico, es la mayor región con una densidad inferior de materia que su entorno. Para lograr el hallazgo, se han utilizado los datos de Dark Energy Survey para crear un mapa de materia oscura en la misma dirección que la Gran Mancha Fría. Lo han hecho estudiando el efecto de la lente gravitacional. Un fenómeno que sucede cuando la luz se ve curvada por la influencia de la gravedad (incluyendo la materia oscura).
Por lo que es posible obtener un mapa de la presencia de materia oscura en el cosmos. Es, en palabras de los investigadores, el mapa de materia oscura más grande creado por el momento. Cubre, aproximadamente, un cuarto del hemisferio sur celeste. Anteriormente, los investigadores habían contado la cantidad de galaxias visibles en la región de la gran Mancha Fría. Observaron que había una escasez de galaxias. Este mapa que, además, también hay una densidad inferior de materia oscura. Todo esto es posible gracias a Dark Energy Survey.
El papel de Dark Energy Survey
El Dark Energy Survey (u Observatorio de la Energía Oscura) es un trabajo internacional que busca entender el efecto de la energía oscura en la aceleración del universo. En él participan 300 investigadores de 25 centros repartidos en siete países. El observatorio detalla cientos de millones de galaxias, supernovas y patrones en el tejido cósmico. Lo hace con la ayuda de una cámara de 570 megapíxeles, llamada DECam, ubicada en los Andes chilenos. Juan García-Bellido, cosmólogo del Instituto de Física Teórica de Madrid y coautor del estudio, también ha hablado al respecto.
Explica que, desde hace al menos década y media, ya se planteaban cuál es el efecto de los vacíos en la aceleración de la expansión del universo. En la escala más grande, la constante lucha entre la expansión del universo y la gravedad provoca que algunos vacíos sean más pronunciados que otros. Así, García-Bellido explica que los fotones que entran en un vacío, en un momento previo a que aumente la profundidad de ese vacío, lo abandonan cuando se ha vuelto más profundo. El proceso provoca una pérdida de energía, conocida como el efecto Sachs-Wolfe.
Cuando los fotones caen en un pozo potencial, añade, ganan energía. Al salir de él, la pierden. Ese el efecto de desplazamiento al rojo gravitacional. Con todo esto en mente, el trabajo de los investigadores resulta muy interesante. El resultado permite confirmar que el supervacío de Eridanus es gigantesco. Sin embargo, no es suficiente para explicar la discrepancia, entre lo que predice el Modelo Estándar y la temperatura inferior de la región de la Gran Mancha Fría, teniendo en cuenta el impacto que tiene el supervacío en los fotones procedentes de la radiación de fondo de microondas.
Un elemento nuevo para encontrar una explicación para la Gran Mancha Fría
Dicho de otro modo, a pesar de la existencia de un gigantesco supervacío en el universo, en la región precisa en la que se encuentra la Gran Mancha Fría, no es posible establecer una explicación que conecte a los dos con la fiabilidad necesaria. Sin embargo, explica András Kovács, jefe de investigación del proyecto, es un elemento nuevo interesante. En la incógnita en torno a la presencia de la Gran Mancha Fría, permite confirmar que realmente hay un supervacío en esa misma región. Algo que, a lo largo del tiempo, se ha puesto en duda en más de una ocasión.
En resumen, los investigadores plantean que hay dos explicaciones. El Modelo Estándar es correcto, y la Gran Mancha Fría es una anomalía extrema que, casualmente, tiene un supervacío enorme delante. O el modelo es incorrecto y, en los supervacíos, el efecto Sachs-Wolfe es mucho más pronunciado de lo que se esperaba. Si esto último fuese cierto, indicaría que la energía oscura tiene una influencia mayor de lo esperado en el universo y su expansión. Además, hay indicios, de otros supervacíos, que parecen apuntar en la misma dirección.
Por si no fuera suficiente, el equipo de Dark Energy Survey ha visto que el efecto de lente gravitacional, al observar el supervacío de Eridanus, es ligeramente inferior a lo que se esperaba. El inconveniente es que ni siquiera los modelos alternativos más populares son capaces de explicar esta discrepancia. Por lo que, concluyen, puede que falte algo esencial en la comprensión que se tiene, en estos momentos, de la energía oscura. Así que, aunque es un paso interesante, todavía no hay una explicación en firme para la existencia de la Gran Mancha Fría…
Estudio
El estudio es A. Kovács, J. García-Bellido, N. Jeffrey et al.; «The DES view of the Eridanus supervoid and the CMB cold spot«. Publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 17 de diciembre de 2021. Puede consultarse en este enlace.
